基于五金机电的物理教学资源的开发与应用*

张利萍

(萍乡市第三中学 江西 萍乡 337000)

1 基于五金机电开发物理新课程资源的有关思考

五金工具和五金产品种类繁多，样式复杂，我们如何对其进行物理新课程资源开发是一个重要的课题.

基于五金机电开发新课程资源本身是一个比较广泛的概念，基于五金机电开发的新课程资源泛指对五金的材料或产品进行整合、整理、加工、改进、创新等，使其成为一个可以用于课堂教学的课程资源.包括有的运用了物理学原理的五金工具、五金产品本身就可以制作成一个用于教学的课程资源，也包括使用五金工具对一些五金材料和非五金材料进行加工使其成为一个教学实验装置.

我们日常生活中的五金工具都是开发的对象，比如常用钳类工具钢丝钳、尖嘴钳、克丝钳、斜嘴钳以及扳手、螺丝刀、铁皮剪等，它们在使用的过程中都用到了杠杠原理等力学知识，电笔使用过程中涉及到电学知识.日常生活中使用的五金工具大多数结构简单、物理原理也简单，我们可以把它们拍成照片，把它们的工作原理和使用方法都录制成视频，做成课程资源.

五金机电中的电动机用到了电磁学知识，发电机用到了楞次定律、法拉第电磁感应定律、交流电的产生等物理学原理；水泵工作时运用了大气压强的原理；变速器工作中运用了同轴角速度相等，同皮带(齿轮)链接线速度相等的知识，是讲述圆周运动角速度和线速度很好的课程资源；电热设备中很多产品运用了热学知识和传感器知识.由此可见，五金机电中大多涉及到电学知识和热学知识，它们都是可开发的、很好的课程资源.

除了五金工具和五金机电之外，还有很多五金产品也是很好的课程资源.比如，门把手涉及杠杆原理；电吹风涉及流速、电学、热学等知识；电磁炉涉及到电磁学中的互感、涡流等知识，它们本身都是很好的课程资源.我们还能够使用五金工具改进和设计实验装置和教学用具，用于课堂中的演示实验.

综上所述，基于五金机电开发物理新课程资源是可行的和必要的，而且开发出来的新课程资源是多种样式的，可以是文字说明形式，也可以是实验装置形式，还可以是微课、微电影的形式.

2 几种基于五金机电开发新课程资源形式

2.1 将五金工具和五金产品直接作为资料开发成课程资源

我们将五金工具、五金机电的图片和原理等收集好，整理成课程资源名片卡.比如我们做了“指甲钳”的名片卡等,如表1所示.

表1 指甲钳

我们课题组总共开发了103份物理课程资源名片卡，在名片卡上记录资源的介绍、分类、原理、课堂使用建议等，其中五金工具比如核桃钳、扳手和剪式千斤顶等有46份．

2.2 开发了57份物理演示实验装置和教学用具

我们开发了57份物理演示实验装置和教学用具.采用搜集、整理、改进、创新等方式开发了50多份演示实验装置，大部分是自己改进和设计的，在市场上和实验室是没有的，比如加速度传感器和曲线运动的速度方向演示仪——大珠小珠落玉盘等．现简要介绍如表2和表3所示.

表2 加速度传感器

表3 曲线运动的速度方向演示仪

续表3

2.3 开发了27份微课 微视频

另外我们还用搜集、整理、自己拍摄等方式开发了27份关于物理课程的微课(微视频)，比如楞次定律、棉花糖和西班牙火车脱轨瞬间视频曝光等.

3 五金机械课程资源使用实例

3.1 塔式起重机在教学中的应用

我们首先拍摄塔式起重机如图1所示，并且录制视频，编辑加工成微课形式的课程资源.它可以在高中物理学习过程中的几节课中应用，一是学习力的合成与分解时，二是学习物体的平衡时，三是在学习曲线运动的合成与分解一节的课堂中.因为我们就在建造学校新教学楼工地拍摄和录制，并且在安全的前提下让学生全程参与和思考，比如让学生画出被吊起物体在上升和水平移动时物体的运动轨迹并判断物体的运动性质.学生反映真实感强，有较强的体验性，把复杂运动形象化，涉及的知识容易理解和掌握.

图1 塔式起重机

3.2 “跳环”和“楞次环”在学习“楞次定律”一课时的应用

人教版新课程教材高中《物理·选修3-2》第四章第3节“楞次定律”，这节课以物理规律最为抽象，结论最难以归纳，内容最为重要而著称，长期以来都是物理教学的一个“老大难”问题.为了解决这个难题，精心设计了一系列教师演示实验和学生分组实验，主要有：第一，引入实验选择了“跳环”实验，如图2所示，“跳环”实验一直以来以现象明显、突然性强、容易激发学生的兴趣等被大多数教师所喜爱，但是在这里做了一些改动，将竖直向上弹射出“环”改成水平方向弹射出“飞机”，我国正在研究舰载机电磁弹射系统，以此为契机激发学生的爱国思想和好奇心.第二，把“楞次环”实验设计成学生分组实验，“楞次环”实验装置简单，如图3所示——实验现象直观，可以直接判断感应电流的磁场方向，归纳概括规律也简单得多.

图2 跳环实验示意图

图3 “楞次环”实验装置示意图

3.3 千人震

高中物理讲解自感现象，学生并没有一个感性的认识，学生通过参与这个千人震实验后可以说是终身难忘，也加强了学生对带电感类电路开关断开时仍有感应电压的安全意识.该实验是用一节电动势为1.5 V的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的线圈镇流器，如图4所示，几位做这个实验的学生手拉手成一串，另一位学生将电池、镇流器、开关用导线将它们与首、尾两位学生两个空着的手相连，在开关断开时就会使连成一串的学生都有触电感觉.

图4 自感现象实验

教具的创新点和可行性：本教具电路简单，操作容易，产生的“触电”效果带给学生的印象深刻，用在课堂导入，既能够吸引住学生，又能够将学生的探索激情一直点燃，带着持续的好奇心来学习新课.

教具的用途：该教具用在课堂引入，其用途主要是让学生感受自感的威力，对自感现象有一个感性的认识，为接下来自感概念以及相关规律的学习打下一个基础.并且该教具实验效果明显，带给学生深刻的切身体会，这对激发学生的学习兴趣起着很好的作用，毕竟一节干电池会使人触电是很神奇、很让人迫不及待想揭开谜底的物理现象.

4 几点设想

为充分发挥五金机电开发物理教学资源的作用，我们有以下几点设想.

(1)带领学生去五金机电市场和工厂、农村等场所，可以让学生亲自体验很多奇妙的科学现象，在领悟知识的同时收获快乐.教师可以根据教学内容的不同，给学生提出明确的参观目的、参观项目，并让他们写出观后感，这样就能保证参观有的放矢，而非走马观花了.比如在学习简单机械之前，带领学生们去当地的机械制造厂参观，通过直接观察，操作各种真实的机械，激发学生的学习兴趣.从而在新课的学习中能够从容应对，突出重点攻克难点.这不但体现了高中物理从课本走向生活，走向社会的理念，更体现了物理教育的最终目的是给人智慧，给人启迪，理解自然，最终福泽人类.

(2)组织学生拍摄物理学科的微电影.设置积极向上的故事情景，激发学生的求知热情，提升学生的各种物理学科核心素养.

(3)将开发好的新课程资源放入新的教学设计中去，并整合成优质资源.也可以将一些五金工具知识开发成小游戏放到网络上去；还可以自己拍摄一部科学纪录片，记录我们生活中的物理常识和躲避危险的方式等等.

总之，时代是发展的，社会是进步的，不管是从“黑板”到现在的“电子白板”，还是从笔记本到苹果智能手机，我们的收集渠道和制作手段有了巨大的改变，作为课程资源也是需要改变的.所以,基于五金机电开发新课程资源的方式和方法也是变化的，开发的内容也是与时俱进的,这些新课程资源的开发应用对物理教学效果的提高必然产生积极作用．